Фамилия Гилмуллина — женская форма мужской фамилии Гилмуллин, которая образована от татарского имени Гилмулла. Это составное имя арабского происхождения: первая часть «гилм» (или «ильм») означает «знание», «наука», вторая — «улла» (аллах) — «бог». В сумме имя Гилмулла переводится как «знание Бога» или «божественное знание». Имена с корнем «ильм» (Гильми, Ильмурат, Гилмулла) были популярны в мусульманской среде Поволжья, особенно среди татар и башкир, где религиозное образование и учёность ценились высоко.

Фамилия Гилмуллин построена по типичной для татарской ономастики модели: к имени отца (Гилмулла) добавляется русский патронимический суффикс -ин, который в русском языке закрепился за основами на -а, -я. Так, «Гилмулла» → «Гилмуллин» — «сын Гилмуллы». Женская форма Гилмуллина, соответственно, означает «дочь или жена Гилмуллы». В отличие от большинства русских фамилий на -ин, которые восходят к прозвищам или названиям профессий, эта фамилия целиком держится на личном имени — типичный случай для тюркских народов, где фамилии часто возникали из имён отцов.

Географически фамилия наиболее распространена в Татарстане, Башкортостане и соседних регионах Урало-Поволжья. Встречается также среди татарской диаспоры в других частях России. В дореволюционное время носители этой фамилии, как и большинство татарских крестьян, не имели сословной привилегии — фамилию они получили при переписях или паспортизации, часто в конце XIX — начале XX века, когда фамилии массово записывали по имени отца.

Интересная деталь: в татарском языке имя Гилмулла иногда записывалось как Гыйльмулла, и в старой орфографии встречаются варианты с буквой «ы» в корне. В русской записи эта особенность не отразилась, но в метрических книгах можно найти написание «Гильмуллин» — с мягким знаком после «л». Современная форма Гилмуллин закрепилась как стандартная, хотя оба варианта этимологически одинаковы. Фамилия остаётся прямой отсылкой к религиозно-образовательному имени предка — скорее всего, человека, которого в семье считали учёным или набожным.